二级直齿圆柱齿轮减速器的设计

1、目录机械设计课程设计任务21、传动装置总体设计31.1传动方案分析31.2、该方案的优缺点31.3、传动方案确定32、电动机的选择32.1电动机类型和结构型式32.2 选择电动机容量43、机构的运动分析及动力参数选择与计算43.1总传动比的确定及各级传动比的分配43.2运动和动力的参数计算54 、V带设计及计算64.1 原始数据64.2 设计计算65 、各齿轮的设计计算85.1、高速级减速齿轮设计85.2、低速级减速齿轮设计106 、轴的设计计算及校核116.1 低速轴的结构设计116.2、中速轴尺寸156.3、高速轴尺寸167、键联接强度校核167.1低速轴齿轮的键联接167.2 低速轴联轴

2、器的键联接168、 轴承选择计算178.1 减速器各轴所用轴承代号178.2低速轴轴承寿命计算179润滑方式、润滑油牌号及密封装置的选择1910箱体及其附件的结构设计1910.1减速器箱体的结构设计1910.2箱体主要结构尺寸表2010.3减速器附件的结构设计2011.设计总结2112、参考资料22机械设计课程设计任务一.设计题目：二级斜齿圆柱齿轮减速器（第10组数据）寝室号123456789103.63.84.04.24.44.64.85.05.25.50.80.70.60.750.91.00.80.70.60.7550530500450400550530500450520二运输机的工作条件

3、工作时不逆转，载荷有轻微的冲击；单班制工作，每年按300天计，轴承寿命为齿轮寿命的三分之一以上。1.电动机 2.带传动 3.减速器 4.联轴器 5.滚筒 6.传送带皮带运输机简图三、设计任务1.选择电动机型号；2.计算皮带冲动参数；3.选择联轴器型号；4.设计二级斜齿圆柱齿轮减速器。四、设计成果1.二级圆柱齿轮减速器装配图一张；2.零件工作图2张；3.设计计算说明书1份.1、传动装置总体设计1.1传动方案分析(1)外传动为V带传动。(2)减速器为两级展开式圆柱齿轮减速器。(3)方案简图如下：1.2、该方案的优缺点 该工作机有轻微振动，由于V带有缓冲吸振能力，采用V带传动能减小振动带来的影响，并

4、且该工作机属于小功率、载荷变化不大，可以采用V带这种简单的结构，并且价格便宜，标准化程度高，大幅降低了成本。减速器部分两级展开式圆柱齿轮减速，这是两级减速器中应用最广泛的一种。齿轮相对于轴承不对称，要求轴具有较大的刚度。高速级齿轮常布置在远离扭矩输入端的一边，以减小因弯曲变形所引起的载荷沿齿宽分布不均现象。原动机部分为Y系列三相交流异步电动机。 总体来讲，该传动方案满足工作机的性能要求，适应工作条件、工作可靠，此外还结构简单、尺寸紧凑、成本低传动效率高。1.3、传动方案确定电动机选用卧式封闭型Y系列三相交流异步电动机；工作机用V带轮传动，而且将带传动布置于高速级；减速器选用闭式直齿圆柱齿轮减速

5、，用二级减速。2、 电动机的选择2.1电动机类型和结构型式根据直流电动机需直流电源，结构复杂，成本高且一般车间都接有三相交流电，所以选用三相交流电动机。又由于Y系列笼型三相异步交流电动机其效率高、工作可靠、结构简单、维护方便、起动性能较好、价格低等优点均能满足工作条件和使用条件。根据需要运送型砂，为防止型砂等杂物掉入电动机，故选用封闭式电动机。根据本装置的安装需要和防护要求，采用卧式封闭型电动机。Y(IP44)笼型封闭自扇冷式电动机,具有防止灰尘或其他杂物侵入之特点。电动机选择根据动力源和工作条件，对载荷有轻微冲击，长期工作的机器。故优先选用卧式封闭型Y系列三相交流异步电动机。2.2 选择电动

6、机容量（1）电动机所需功率为w, 工作机所需要的功率为 (2) 由电动机至工作机的总效率 h带传动V带的效率=0.940.97 取= 0.96一对滚动轴承的效率=0.980.995 取= 0.99一对齿轮传动的效率=0.960.98 取= 0.97联轴器的效率=0.990.995 取= 0.99传动滚筒效率=0.96又 所需电动机功率为KW因有点轻微的冲击，载荷基本上平稳，电动机额定功率略大于即可。Y系列电动技术数据，选电动机的额定功率为5.0KW。3、机构的运动分析及动力参数选择与计算3.1 总传动比的确定及各级传动比的分配3.1.1 理论总传动比 nm : 电动机满载转速1440r/min

7、nw=60v/D=25.73.1.2 各级传动比的分配(1)V带传动的理论传动比，初取3 (2)两级齿轮传动的传动比 (3)齿轮传动中，高低速级理论传动比的分配取，可使两极大齿轮直径相近，浸油深度接近，有利于浸油润滑。同时还可以使传动装置外廓尺寸紧凑，减小减速器的轮廓尺寸。但过大，有可能会使高速极大齿轮与低速级轴发生干涉碰撞。所以必须合理分配传动比，一般可在中取，要求d2 l - d2h2030 mm。取 ，又 则5.12，注意：以上传动比的分配只是初步的。传动装置的实际传动比必须在各级传动零件的参数，如带轮直径、齿轮齿数等确定下来后才能出来，故应在各级传动零件的参数确定后计算实际总传动比。一

8、般总传动比的实际值与设计要求值的允许误差为3% 5%。3.2运动和动力的参数计算0轴（电动机轴） 1轴（高速轴） 2轴（中间轴） 3 轴(低速轴)： 4轴（滚动轴）： 4、带设计及计算4.1 原始数据电动机功率 kw电动机转速 r/minV带理论传动比工作时不逆转、单班制、工作机为带式运输机4.2 设计计算（1） 确定计算功率PcaPca =KA·Pd根据单班制工作，即每天工作8小时，工作机为带式运输机，查得工作系数KA=1.1Pca =KA×Pd=1.1×5.0= 5.5 kw（2）选取普通V带带型根据Pca，nd确定选用普通V带型。 （3）确定带轮基准直径 d

9、d1和dd2a. 初选 小带轮基准直径80mm查小带轮基准直径，则大带轮基准直径,式中为带传动的滑动率，通常取（1%2%），查表后取。验算带速v  在525m/s范围内，带充分发挥。 c. 计算dd2dd2 mm （4）确定普V带的基准长度和传动中心距根据0.55（dd1+dd2）< a 0< 2（dd1+dd2）189.75mm< a 0<690mm初步确定中心距 a 0 = 00mmLd = =1318.4mm 取Ld = 1400 mm计算实际中心距a 441（5）验算主轮上的包角= 主动轮上的包角合适（6）计算V带的根数ZP0 基本额定功率 P0=0.

10、85 P0额定功率的增量 P0=0.17包角修正系数 =0.93长度系数 =0.9= = 取Z=5根 （7）计算预紧力 F0qV带单位长度质量q=0.10 kg/m=126.8 N应使带的实际出拉力 （8）计算作用在轴上的压轴力FPN5 各齿轮的设计计算5.1、高速级减速齿轮设计（直齿圆柱齿轮）5.1.1齿轮的材料，精度和齿数选择，因传递功率不大，转速不高，材料选取，都采用45号钢，锻选项毛坯，大齿轮、正火处理，小齿轮调质，均用软齿面。齿轮精度用8级，轮齿表面精糙度为Ra1.6，软齿面闭式传动，失效形式为占蚀，考虑传动平稳性，齿数宜取多些，取Z1=34 则Z2=Z1i=34×2.62

11、=89 5.1.2设计计算。（1）设计准则，按齿面接触疲劳强度计算，再按齿根弯曲疲劳强度校核。（2）按齿面接触疲劳强度设计， T1=9.55×P/n=9.55×4.67/384=116142 N·mm选取材料的接触疲劳，极限应力为 HILim=580 HILin=560选取材料弯曲疲劳极阴应力 HILim=230 HILin=210应力循环次数N计算 N1=60n, at=60×(8×360×10)=6.64×109 N2= N1/u=6.64×109/2.62=2.53×109查得接触疲劳寿命系数；ZN

12、1=1.1 ZN2=1.04 查得弯曲 ；YN1=1 YN2=1查得接触疲劳安全系数：SFmin=1.4 又YST=2.0 试选Kt=1.3求许用接触应力和许用弯曲应力 将有关值代入得 则V1=(d1tn1/60×1000)=1.3m/s ( Z1 V1/100)=1.3×(34/100)m/s=0.44m/s查得Kv=1.05。 K A=1.25. K=1.08.取K=1.05.则KH=KAKVKK=1.42 ,修正 M=d1/Z1=1.96mm取标准模数：m=2mm(3) 计算几何尺寸d1=mz1=2×34=68mm d2=mz2=2×89=178m

13、m a=m(z1z2)/2=123mm b=ddt=1×68=68mm 取b2=65mm b1=b2+10=75(4) 校核齿根弯曲疲劳强度查得，YFS1=4.1，YFS2=4.0 取Y=0.7校核大小齿轮的弯曲强度. 5.2、低速级减速齿轮设计（直齿圆柱齿轮）5.2.1齿轮的材料，精度和齿数选择，因传递功率不大，转速不高，材料按表7-1选取，都采用45号钢，锻选项毛坯，大齿轮、正火处理，小齿轮调质，均用软齿面。齿轮精度用8级，轮齿表面精糙度为Ra1.6，软齿面闭式传动，失效形式为占蚀，考虑传动平稳性，齿数宜取多些，取Z1=34 则Z2=Z1i=34×3.7=1045.2.

14、2设计计算。(1)设计准则，按齿面接触疲劳强度计算，再按齿根弯曲疲劳强度校核。(2)按齿面接触疲劳强度设计， T1=9.55×P/n=9.55×4.67/148=301341 N·mm选取材料的接触疲劳，极限应力为 HILim=580 HILin=560选取材料弯曲疲劳极限应力 HILim=230 HILin=210应力循环次数N计算 N1=60n at=60×148×(8×360×10)=2.55×109 N2= N1/u=2.55×109/3.07=8.33×108查得接触疲劳寿命系数；ZN

15、1=1.1 ZN2=1.04 查得弯曲 ；YN1=1 YN2=1查得接触疲劳安全系数：SFmin=1.4 又YST=2.0 试选Kt=1.3求许用接触应力和许用弯曲应力 将有关值代入得 则V1=(d1tn1/60×1000)=0.55m/s ( Z1 V1/100)=0.55×(34/100)m/s=0.19m/s查得Kv=1.05，K A=1.25. K=1.08.取K=1.05.则KH=KAKVKK=1.377 ,修正 M=d1/Z1=2.11mm取标准模数：m=2.5mm(3) 计算几何尺寸d1=mz1=2.5×34=85mm d2=mz2=2.5×

16、;104=260mm a=m(z1z2)/2=172.5mm b=ddt=1×85=85mm取b2=85mm b1=b2+10=95(4)校核齿根弯曲疲劳强度查得，YFS1=4.1，YFS2=4.0 取Y=0.7校核大小齿轮的弯曲强度.总结：高速级 z1=34 z2=89 m=2 低速级 z1=34 z2=104 m=2.56 轴的设计计算及校核6.1 低速轴的结构设计6.1.1低速轴上的功率P3、转速n3、转矩T3 6.1.2估算轴的最小直径低速轴选用材料：45号钢，调质处理。 <由1P23表11.3>=110由于需要考虑轴上的键槽放大,d0 =60mm断轴需与联轴器连

17、接，为使该段直径与连轴器的孔径相适应，所以需同时选用连轴器，又由于本减速器属于中小型减速器，其输出轴与工作机轴的轴线偏移不大。其次为了能够使传送平稳，所以必须使传送装置具有缓冲，吸振的特性。因此选用弹性柱销联轴器。 <由1P213表（10-1）> 得： 工作情况系数 1.5<由2P300表2.144 得： 选用LT9型弹性柱销联轴器HL4型弹性柱销联轴器主要参数为：公称转矩Tn1000 N·mm轴孔长度L=112 mm（Y型）孔径d1 =56 mm联轴器外形示意图联轴器外形及安装尺寸型号公称扭矩N·m许用转速r/min轴孔直径mm轴孔长度mmDmm转动惯量

18、kg·m2许用补偿量轴向径向角向HL410002850561122500.213±1.50.150°306.1.3轴的结构设计(直径,长度来历) 低速轴的结构图根据轴向定位要求，确定轴的各段直径和长度(1)段与联轴器配合取dI-II=82，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上取LI-II=112。(2)为了满足半联轴器的轴向定位，段右侧设计定位轴肩，<由2P290表2-139>毡圈油封的轴径取dII-III=65mm由轴从轴承座孔端面伸出15-20mm,由结构定取LII-III=49。(3)轴肩为非定位轴肩，<由2P264表2-12

19、1>初选角接触球轴承取dIII-IV=70考虑轴承定位稳定，LIII-IV略小于轴承宽度加挡油环长度取LIII-IV=32。(4)根据轴上零件（轴承）的定位要求及箱体之间关系尺寸取dIV-V =80m，LIV-V =79(5)轴肩、为定位轴肩,直径应大于安装于轴上齿轮内径610mm,且保证10mm取dV-VI=88mm，LV-VI=8mm(6)段安装齿轮，由低速级大齿轮内径取dVI-VII=75考虑齿轮轴向定位，LVI-VII略小于齿宽，齿轮右端用套筒定位。取LVI-VII =80mm(7)轴肩至间安装深沟球轴承为6314AC 取dVII-VIII =70m根据箱体结构 取LVII-VI

20、II=58轴上齿轮、半联轴器零件的周向定位均采用键联接 。由2P236表（2-168），取轴端倒角1.5×45，各轴肩处圆角半径R=1.6mm6.1.4 低速轴强度校核6.1.4.1作用在齿轮上的力6.1.4.2计算轴上的载荷载荷分析图 (1)垂直面 载荷分析图水平垂直面由装配图俯视受力视角决定(2)水平面 (3) 总弯矩从轴的结构以及扭矩图中可以看出截面C是轴的危险截面，现将计算出的截面C处的MH、M V、M V及M的值例于下表：载荷水平面H垂直面V支反力FFNH1=617.52NFNH2=3015.10NFNV1=2303.37NFNV2=4151.75N弯矩MM H1 =3.3

21、7×105N·mmM H2 =3.36×105N·mmMV =3.36×105 N·mm总弯矩M 1=4.76×105 N·mmM 2=4.75×105N·mm扭矩TT=N·mm6.1.4.3 按弯扭合成校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面C）的强度。由3P362 表（15-1），得：由3P374 式（15-5），取，轴的计算应力为：6.2、中速轴尺寸（1）确定各轴段直径d1=40mm d2 =50mm d3 = 60mm d4=107 mm d5

22、=60mm d6= 40mm确定各轴段长度L1=45mm L2=52mm L3=7.5mm L4=87mm L5=8mm L6=32mm6.3、高速轴尺寸（1）确定各轴段直径d1=60mm d2 =65mm d3 =68mm d4=72mm d5=68mm d6=65mm (2)确定各轴段长度L1=50mm L2=5mm L3=30mm L4=20mm L5=5mm L6=8mm L7=50mm L8=4mm L9=218mm7、键联接强度校核7.1低速轴齿轮的键联接7.1.1 选择类型及尺寸根据d =75mm，L=80mm， 选用A型，b×h=20×12，L=70mm7.

23、1.2 键的强度校核(1) 键的工作长度l及键与轮毂键槽的接触高度kl = L -b= 70-20=50mmk = 0.5h = 6mm(2) 强度校核此处，键、轴和轮毂的材料都是钢，取p=110MPaT = N.mmp = p 键安全合格7.2 低速轴联轴器的键联接7.2.1 选择类型及尺寸根据d =56mm，L=112mm，选用C型，b×h=16×10 L=110mm7.2.2 键的强度校核(1) 键的工作长度l及键与轮毂键槽的接触高度kl = Lb/2= 102mmk = 0.5h =5 mm(2) 强度校核此处，键、轴和轮毂的材料都是钢，取p=110MPaT = N

24、.mmp = p 键安全合格8、 轴承选择计算8.1 减速器各轴所用轴承代号普通齿轮减速器，其轴的支承跨距较小，较常采用两端固定支承。轴承内圈在轴上可用轴肩或套筒作轴向定位，轴承外圈用轴承盖作轴向固定。设计两端固定支承时，应留适当的轴向间隙，以补偿工作时受热伸长量。项目轴承型号外形尺寸（mm）安装尺寸（mm）dDBD1minD2maxramax高速轴7007AC35621441561中间轴7008AC40681546621低速轴7014AC70110207710318.2低速轴轴承寿命计算8.2.1 预期寿命从减速器的使用寿命期限考虑，轴承使用期限为8年(年工作日为300天)。预期寿命=8&#

25、215;300×8=19200 h8.2.2 寿命验算 载荷分析图（俯视）(左旋)(1) 轴承所受的径向载荷Fr和轴向载荷Fa (2) 当量动载荷P1和P2低速轴轴承选用6314，由3p321表（13-6）得到已知，（常温）由3p145表（15-3）得到Fa1/Cor=0.010,由插值法并由3p144表（15-3），得到e=0.15Fa1/Fr1=617.52/2303.374=0.26>e,由3p321表（13-5）得到X=0.56,Y=2.5P1=fp(XFr1+YFa1)=1.2(0.56x2303.374+2.5x617.52)=3400.42NFa2/C0r=0.0

26、48由插值法并由3p144表（15-3），得到e=0.248Fa2/Fr2=3035.1/4151.75=0.73>e,由3p321表（13-5）得到X=0.56,Y=1.794P2=fp(XFr2+YFa2)=1.2(0.56x4151.75+1.794x3035.1)=9323.94N取Pmax=P2=9392.94N(3）验算轴承寿命因为>，所以按轴承2的受力大小验算h>L >，所以所选轴承可满足寿命要求。9润滑方式、润滑油牌号及密封装置的选择由于两对啮合齿轮中的大齿轮直径径相差不大，且它们的速度都不大，所以齿轮传动可采用浸油润滑，查2表7-1，选用全损耗系统用油

27、（GB/T 433-1989），代号为L-AN32。由于滚动轴承的速度较低，所以可用脂润滑。查2表7-2，选用钙基润滑脂（GB/T 491-1987），代号为L-XAMHA1。为避免油池中稀油溅入轴承座，在齿轮与轴承之间放置挡油环。输入轴与输出轴处用毡圈密封。10箱体及其附件的结构设计10.1减速器箱体的结构设计箱体采用剖分式结构，剖分面通过轴心。下面对箱体进行具体设计：10.1.1.确定箱体的尺寸与形状箱体的尺寸直接影响它的刚度。首先要确定合理的箱体壁厚。根据经验公式：（T为低速轴转矩，N·m）可取。为了保证结合面连接处的局部刚度与接触刚度，箱盖与箱座连接部分都有较厚的连接壁缘，箱

28、座底面凸缘厚度设计得更厚些。10.1.2.合理设计肋板在轴承座孔与箱底接合面处设置加强肋，减少了侧壁的弯曲变形。10.1.3合理选择材料因为铸铁易切削，抗压性能好，并具有一定的吸振性，且减速器的受载不大，所以箱体可用灰铸铁制成。10.2箱体主要结构尺寸表（单位：mm）名称数值(mm)箱座壁厚=10箱盖壁厚1=10箱体凸缘厚度b=16b1=16b2=20加强肋厚m=7.2m1=7.2地脚螺钉直径20地脚螺钉数目n=4轴承旁联接螺栓直径M16箱盖、箱座联接螺栓直径M12轴承盖螺钉直径和数目高速轴选用M8n=4中间轴选用M8n=4低速轴选用M12n=6轴承盖（轴承座端面）外径高速轴130中间轴140

29、低速轴215观察孔盖螺钉直径M8df、d2、d3至箱外壁距离dfC1=23d123d220df、d2、d3至凸缘边缘的距离dfC2=20d120d216轴承旁凸台高度和半径h由结构确定，R= C1外壁至轴承端面的距离l1=+C2+C1+(510)=5510.3减速器附件的结构设计（1）检查孔和视孔盖检查孔用于检查传动件的啮合情况、润滑情况、接触斑点及齿侧间隙，还可用来注入润滑油，检查要开在便于观察传动件啮合区的位置，其尺寸大小应便于检查操作。视孔盖用铸铁制成，它和箱体之间加密封垫。（2）放油螺塞放油孔设在箱座底面最低处，其附近留有足够的空间，以便于放容器，箱体底面向放油孔方向倾斜一点，并在其附近形成凹坑，以便于油污的汇集和排放。放油螺塞为六角头细牙螺纹，在六角头与放油孔的接触面处加封油圈密封。（3）油标油标用来指示油面高度，将它设置在便于检查及油面较稳定之处。（4）通气器通气